Desde que foi identificado em 1984 como a causa da Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (AIDS), o vírus da imunodeficiência humana (HIV) já infectou mais de 80 milhões de pessoas e foi responsável por cerca de 40 milhões de mortes em todo o mundo, segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS). ). Atualmente, a OMS informa que mais de 38 milhões de pessoas no mundo vivem com o retrovírus e, a cada ano, mais 1 milhão de novos casos são diagnosticados. Embora a terapia antirretroviral ajude a manter o HIV sob controle, os pacientes devem continuar tomando seus medicamentos para prevenir o desenvolvimento da AIDS.
Os cientistas passaram anos tentando desenvolver uma vacina eficaz contra o HIV, mas nenhuma provou ser bem-sucedida. Com base nas descobertas de um estudo publicado recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pela Johns Hopkins Medicine pode ter colocado a ciência um passo mais perto desse objetivo.
O trabalho deles apareceu online pela primeira vez em 14 de abril de 2023, no Jornal de Medicina Experimentale será publicado formalmente na edição de 3 de julho de 2023.
Usando uma técnica de laboratório criada na Johns Hopkins Medicine em 2010, os pesquisadores do estudo replicaram o ambiente celular no qual células imunológicas especializadas chamadas células apresentadoras de antígenos (APCs) quebram proteínas derivadas do HIV e as tornam visíveis (“apresentadas”) ao sistema imunológico. linha de frente de defesa, células conhecidas como linfócitos T CD4+ ou células T auxiliares.
“Nosso método simples, chamado processamento reducionista de antígeno livre de células, reproduz em um tubo de ensaio os eventos complexos que ocorrem no sistema imunológico humano como resposta a antígenos, invasores estranhos ao corpo, como vírus como o HIV”, diz o autor sênior do estudo. Scheherazade Sadegh-Nasseri, Ph.D., professor de patologia na Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins. “Quando as APCs mastigam as proteínas de um antígeno e apresentam os fragmentos, conhecidos como epítopos antigênicos, em sua superfície, os epítopos tornam-se visíveis para as células T auxiliares e iniciam uma resposta imune”.
“Se pudermos identificar quais epítopos são ‘imunodominantes’ – aqueles que provocam a resposta mais forte do sistema imunológico ao vírus – então podemos ter os ingredientes essenciais para a receita há muito procurada para fazer uma vacina eficaz contra o HIV”, explica Sadegh -Nasseri.
Os epítopos que são imunodominantes têm estruturas que se encaixam exclusivamente como uma fechadura e chave com proteínas de superfície celular em APCs conhecidas como moléculas principais de histocompatibilidade, ou MHCs.
“Se você pensar em um epítopo do HIV como um cachorro-quente e no MHC como um pão, a ‘refeição’ é o que é apresentado às células T CD4+”, disse a principal autora do estudo, Srona Sengupta, MD/Ph.D. candidato em imunologia na Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins. “As células T que podem reconhecer o complexo epítopo do HIV-MHC como estranho tornam-se ativadas e sinalizam as células B – um tipo diferente de célula imune que produz anticorpos, neste caso, específicos para o HIV. Os anticorpos se ligam ao vírus, destruindo as células já infectadas ou impedir que o HIV entre nos não infectados – as principais funções de uma vacina eficaz”.
Sadegh-Nasseri diz que esforços anteriores para mapear e identificar os epítopos imunodominantes desejados se mostraram pouco confiáveis.
“Os métodos tradicionais usam um sistema de ‘força bruta’ onde peptídeos sintéticos que representam porções de proteínas reais do HIV são testados na esperança de que alguns estimulem uma resposta imune e direcionem os pesquisadores para os epítopos necessários para o desenvolvimento da vacina”, disse Sadegh-Nasseri. “Essa estratégia não é apenas um sucesso ou um fracasso, mas o método não permite as interações químicas e moleculares do mundo real que podem afetar a forma como os epítopos são produzidos e funcionam”.
Isso, ela explica, é uma das principais razões pelas quais uma vacina eficaz contra o HIV permanece indefinida.
“Nosso sistema de processamento de antígenos sem células”, diz Sadegh-Nasseri, “replica como os epítopos são realmente processados no ambiente celular da APC e se apresentam, incluindo quaisquer fatores de influência que possam entrar em jogo”.
“Isso nos permitiu estudar quase todo o proteoma do HIV [all of the proteins produced by the virus] e identificar distintamente os epítopos selecionados para apresentação às células T CD4+ por uma proteína chaperona chamada HLA-DM”, diz Sengupta. “Isso é importante porque sabemos que os epítopos do HIV processados e editados pelo HLA-DM são imunodominantes.”
Sengupta acrescenta que 35 epítopos identificados nos estudos recentes eram desconhecidos anteriormente.
Os pesquisadores dizem que sua análise usando o sistema de processamento de antígeno livre de células revelou três descobertas importantes: (1) os epítopos identificados são realmente gerados em humanos que são HIV positivos e levam ao desenvolvimento de células T CD4+ de memória (as células imunes que lembram um antígeno para encontros futuros); (2) o sistema de processamento pode ser muito útil para prever quais partes dos antígenos da proteína do HIV podem produzir os epítopos imunodominantes que podem ser incluídos em novas vacinas; e (3) o uso do sistema de proteínas naturais completas garante que os impactos de quaisquer influências ambientais celulares (como aquelas que causam modificações de epítopos virais após a produção de células hospedeiras infectadas) sejam levados em consideração.
As tecnologias de análise atuais carecem dessas habilidades, dizem Sadegh-Nasseri e Sengupta.
“Curiosamente, identificamos vários epítopos que foram modificados por grupos de açúcar, uma descoberta potencialmente importante para os desenvolvedores de vacinas, mas que a análise tradicional teria perdido”, diz Sengupta.
Sadegh-Nasseri e Sengupta dizem que sua equipe continuará a refinar o sistema de identificação de epítopos imunodominantes e usará os dados de análises futuras para aprimorar a capacidade dos desenvolvedores de vacinas de projetar medidas de proteção robustas e eficazes não apenas contra o HIV, mas também contra o SARS-CoV- 2 (o vírus que causa o COVID-19) e outros patógenos virais.
Junto com Sadegh-Nasseri e Sengupta, os membros da equipe de estudo da Johns Hopkins Medicine e da Johns Hopkins University são Nathan Board, Tatiana Boronina, Robert Cole, Madison Reed, Kevin Shenderov, co-autor sênior Robert Siliciano, Janet Siliciano, Andrew Timmons , Robin Welsh, Weiming Yang e Josephine Zhang. A equipe também inclui Steven Deeks e Rebecca Hoh, da University of California San Francisco, e Aeryon Kim, da Amgen Inc.